Në gjysmën e dytë të shekullit të njëzetë, një nga burimet më të mira të rrymës kimike të ringarkueshme ishin bateritë e prodhuara duke përdorur teknologjinë nikel-kadmium. Ato përdoren ende gjerësisht në fusha të ndryshme për shkak të besueshmërisë dhe jopretenciozitetit të tyre.
Mirëmbajtja
Çfarë është një bateri nikel kadmiumi
Bateritë nikel-kadmium janë burime të rrymës galvanike të rikarikueshme që u shpikën në 1899 në Suedi nga Waldmar Jungner. Deri në vitin 1932, përdorimi i tyre praktik ishte shumë i kufizuar për shkak të kostos së lartë të metaleve të përdorura në krahasim me bateritë e acidit plumb.
Përmirësimi i teknologjisë së prodhimit të tyre çoi në një përmirësim të ndjeshëm të performancës së tyre dhe bëri të mundur në vitin 1947 krijimin e një baterie të mbyllur, pa mirëmbajtje me parametra të shkëlqyer.
Parimi i funksionimit dhe pajisja e baterisë Ni-Cd
Këto bateri prodhojnë energji elektrike për shkak të procesit të kthyeshëm të ndërveprimit të kadmiumit (Cd) me oksidin e nikelit-hidroksid (NiOOH) dhe ujin, si rezultat i të cilit formohen hidroksidi i nikelit Ni (OH) 2 dhe hidroksidi i kadmiumit Cd (OH) 2. , duke shkaktuar shfaqjen e një force elektromotore.
Bateritë Ni-Cd prodhohen në kuti të mbyllura, të cilat përmbajnë elektroda të ndara nga një ndarës neutral që përmban nikel dhe kadmium, të cilat janë në një tretësirë të një elektroliti alkaline të ngjashëm me pelte (zakonisht hidroksid kaliumi, KOH).
Elektroda pozitive është një rrjetë çeliku ose fletë metalike e veshur me një paste hidroksidi nikeli të përzier me një material përçues.
Elektroda negative është një rrjetë çeliku (fletë) me kadmium poroz të shtypur.
Një qelizë nikel-kadmiumi është e aftë të japë një tension prej rreth 1.2 volt, prandaj, për të rritur tensionin dhe fuqinë e baterive, shumë elektroda të lidhura paralelisht të ndara nga ndarës përdoren në hartimin e tyre.
Specifikimet dhe çfarë janë bateritë Ni-Cd
Bateritë Ni-Cd kanë specifikimet e mëposhtme:
- voltazhi i shkarkimit të një elementi është rreth 0.9-1 volt;
- tensioni nominal i elementit është 1.2 v, për të marrë tensione prej 12v dhe 24v, përdoret një lidhje serike e disa elementeve;
- tension i plotë i ngarkimit - 1,5-1,8 volt;
- temperatura e funksionimit: nga -50 në +40 gradë;
- numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit: nga 100 në 1000 (në bateritë më moderne - deri në 2000), në varësi të teknologjisë së përdorur;
- niveli i vetë-shkarkimit: nga 8 në 30% në muajin e parë pas një karikimi të plotë;
- intensiteti specifik i energjisë - deri në 65 W*h / kilogram;
- jeta e shërbimit është rreth 10 vjet.
Bateritë Ni-Cd prodhohen në raste të ndryshme të madhësive standarde dhe në versione jo standarde, duke përfshirë ato në formë disku, hermetike.
Ku përdoren bateritë nikel kadmium?
Këto bateri përdoren në pajisjet që konsumojnë rrymë të lartë dhe gjithashtu përjetojnë ngarkesa të larta gjatë funksionimit në rastet e mëposhtme:
- në trolejbusë dhe tramvaje;
- në makina elektrike;
- në transportin detar dhe lumor;
- në helikopterë dhe aeroplanë;
- në veglat elektrike (kaçavida, stërvitje, kaçavida elektrike dhe të tjera);
- rroje elektrike;
- në teknologjinë ushtarake;
- radio stacione portative;
- në lodra të kontrolluara me radio;
- dritat e zhytjes.
Aktualisht, për shkak të shtrëngimit të kërkesave mjedisore, shumica e baterive të madhësive të njohura (dhe të tjera) prodhohen duke përdorur teknologji nikel-metal hidride dhe litium-jon. Në të njëjtën kohë, ka ende shumë bateri Ni Cd të madhësive të ndryshme, të lëshuara disa vite më parë, në funksion.
Qelizat Ni-Cd kanë një jetë të gjatë shërbimi, ndonjëherë më shumë se 10 vjet, dhe për këtë arsye mund ta gjeni akoma këtë lloj baterie në një sërë pajisjesh elektronike, përveç atyre të listuara më sipër.
Të mirat dhe të këqijat e baterisë Ni-Cd
Ky lloj baterie ka këto karakteristika pozitive:
- jetë e gjatë shërbimi dhe numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit;
- jetë e gjatë shërbimi dhe ruajtje;
- mundësia e karikimit të shpejtë;
- aftësia për t'i bërë ballë ngarkesave të rënda dhe temperaturave të ulëta;
- ruajtja e performancës në kushtet më të pafavorshme të funksionimit;
- çmim i ulët;
- aftësia për të ruajtur këto bateri në gjendje të shkarkuar deri në 5 vjet;
- rezistencë mesatare ndaj mbingarkesës.
Në të njëjtën kohë, furnizimet me energji nikel-kadmium kanë një sërë disavantazhesh:
- prania e një efekti memorie, e manifestuar në humbjen e kapacitetit gjatë karikimit të baterisë, pa pritur për një shkarkim të plotë;
- nevoja për punë parandaluese (disa cikle ngarkimi-shkarkimi) për të arritur kapacitetin e plotë;
- rikuperimi i plotë i baterisë pas ruajtjes afatgjatë kërkon tre deri në katër cikle të plota ngarkimi-shkarkimi;
- vetë-shkarkim i madh (rreth 10% në muajin e parë të ruajtjes), duke çuar në një shkarkim pothuajse të plotë të baterisë për një vit ruajtje;
- densitet i ulët i energjisë në krahasim me bateritë e tjera;
- toksiciteti i lartë i kadmiumit, për shkak të të cilit ato janë të ndaluara në një numër vendesh, përfshirë BE-në, nevoja për asgjësimin e baterive të tilla duke përdorur pajisje speciale;
- më shumë peshë se bateritë moderne.
Dallimi midis burimeve Ni-Cd dhe Li-Ion ose Ni-Mh
Bateritë me përbërës aktivë, duke përfshirë nikelin dhe kadmiumin, kanë një sërë ndryshimesh nga burimet më moderne të energjisë elektrike të litium-jonit dhe hidridit nikel-metal:
- Elementet Ni-Cd, në ndryshim nga variantet, kanë një efekt memorie, kanë një kapacitet specifik më të ulët me të njëjtat dimensione;
- Burimet e NiCd janë më jo modeste, mbeten funksionale në temperatura shumë të ulëta, janë shumë herë më rezistente ndaj mbingarkesës dhe shkarkimit të fortë;
- Bateritë Li-Ion dhe Ni-Mh janë më të shtrenjta, kanë frikë nga mbingarkesa dhe shkarkimi i fortë, por kanë një vetë-shkarkim më të ulët;
- jeta e shërbimit dhe jeta e ruajtjes së baterive Li-Ion (2-3 vjet) është disa herë më pak se produktet Ni Cd (8-10 vjet);
- Burimet e nikel-kadmiumit humbasin shpejt kapacitetin kur përdoren në modalitetin buffer (për shembull, në UPS). Edhe pse ato më pas mund të restaurohen plotësisht nga shkarkimi dhe ngarkimi i thellë, është më mirë të mos përdorni produkte Ni Cd në pajisjet ku ato rikarikohen vazhdimisht;
- e njëjta mënyrë karikimi për bateritë Ni-Cd dhe Ni-Mh ju lejon të përdorni të njëjtët karikues, por duhet të keni parasysh faktin që bateritë nikel-kadmium kanë një efekt më të theksuar të kujtesës.
Bazuar në dallimet ekzistuese, është e pamundur të nxirret një përfundim i qartë se cilat bateri janë më të mira, pasi të gjithë elementët kanë si pikat e forta ashtu edhe dobësitë.
Rregullat e funksionimit
Gjatë funksionimit, ndodhin një sërë ndryshimesh në furnizimin me energji Ni Cd, të cilat çojnë në një përkeqësim gradual të performancës dhe, në fund të fundit, në një humbje të performancës:
- zona e dobishme dhe pesha e elektrodave zvogëlohen;
- ndryshon përbërja dhe vëllimi i elektrolitit;
- ka një dekompozim të ndarësit dhe papastërtive organike;
- humbja e ujit dhe oksigjenit;
- ka rrjedhje aktuale që lidhen me rritjen e dendriteve të kadmiumit në pllaka.
Për të minimizuar dëmtimin e baterisë gjatë funksionimit dhe ruajtjes së saj, është e nevojshme të shmangni efektet negative në bateri, të cilat shoqërohen me faktorët e mëposhtëm:
- ngarkimi i një baterie të ngarkuar jo plotësisht çon në një humbje të kthyeshme të kapacitetit të saj për shkak të një rënie në sipërfaqen totale të substancës aktive si rezultat i formimit të kristalit;
- Mbingarkim i rregullt i fortë, i cili çon në mbinxehje, rritje të formimit të gazit, humbje të ujit në elektrolit dhe shkatërron elektrodat (veçanërisht anodën) dhe ndarësin;
- nënkarikimi, që çon në shterim të parakohshëm të baterisë;
- funksionimi afatgjatë në temperatura shumë të ulëta çon në një ndryshim në përbërjen dhe vëllimin e elektrolitit, rezistenca e brendshme e baterisë rritet dhe performanca e saj përkeqësohet, në veçanti, kapaciteti bie.
Me një rritje të fortë të presionit brenda baterisë si rezultat i karikimit të shpejtë me rrymë të lartë dhe degradim të rëndë të katodës së kadmiumit, hidrogjeni i tepërt mund të lëshohet në bateri, gjë që çon në një rritje të mprehtë të presionit, gjë që mund të deformojë kutinë, shkelin densitetin e montimit, rrisin rezistencën e brendshme dhe zvogëlojnë tensionin e funksionimit.
Në bateritë e pajisura me një valvul për lehtësimin e presionit emergjent, rreziku i deformimit mund të parandalohet, por ndryshimet e pakthyeshme në përbërjen kimike të baterisë nuk mund të shmangen.
Ngarkimi i baterive Ni Cd duhet të bëhet me një rrymë prej 10% (nëse keni nevojë për një karikim të shpejtë në bateri speciale - me një rrymë deri në 100% në 1 orë) të kapacitetit të tyre (për shembull, 100 mA me një kapacitet 1000 mAh) për 14-16 orë. Mënyra më e mirë e shkarkimit të tyre është me një rrymë të barabartë me 20% të kapacitetit të baterisë.
Si të rivendosni baterinë Ni Cd
Furnizimet e energjisë nikel-kadmium në rast të humbjes së kapacitetit mund të restaurohen pothuajse plotësisht duke përdorur një shkarkim të plotë (deri në 1 volt për qelizë) dhe ngarkimin pasues në modalitetin standard. Ky trajnim i baterive mund të përsëritet disa herë për rivendosjen sa më të plotë të kapacitetit të tyre.
Nëse është e pamundur të rivendosni baterinë duke shkarkuar dhe karikuar, mund të përpiqeni t'i rivendosni ato duke u ekspozuar ndaj pulseve të shkurtra të rrymës (dhjetëra herë më të mëdha se kapaciteti i elementit të rivendosur) për disa sekonda. Ky efekt eliminon qarkun e brendshëm në qelizat e baterisë, i cili ndodh për shkak të rritjes së dendriteve duke i djegur ato me një rrymë të fortë. Ka aktivizues të veçantë industrialë që kryejnë një ndikim të tillë.
Rivendosja e plotë e kapacitetit origjinal të baterive të tilla është e pamundur për shkak të ndryshimeve të pakthyeshme në përbërjen dhe vetitë e elektrolitit, si dhe degradimin e pllakave, por bën të mundur zgjatjen e jetës së shërbimit.
Metoda e rikuperimit në shtëpi është kryerja e veprimeve të mëposhtme:
- një tel me një seksion kryq prej të paktën 1.5 milimetra katrorë është i lidhur me minusin e elementit të rivendosur me katodën e një baterie të fuqishme, për shembull, një bateri makine ose nga një UPS;
- një tel i dytë është ngjitur mirë në anodën (plus) të njërës prej baterive;
- për 3-4 sekonda, skaji i lirë i telit të dytë prek shpejt terminalin e lirë pozitiv (me një frekuencë prej 2-3 prekje në sekondë). Në këtë rast, është e nevojshme të parandaloni saldimin e telave në kryqëzim;
- një voltmetër kontrollon tensionin në burimin që rikthehet, nëse ai mungon, bëhet një cikël tjetër rikuperimi;
- kur një forcë elektromotore shfaqet në bateri, ajo ngarkohet;
Përveç kësaj, mund të përpiqeni të shkatërroni dendritët në bateri duke i ngrirë për 2-3 orë, të ndjekur nga goditjet e mprehta të tyre. Kur ngrihen, dendritet bëhen të brishtë dhe shkatërrohen nga ndikimi, gjë që teorikisht mund të ndihmojë në heqjen e tyre.
Ekzistojnë gjithashtu metoda më ekstreme të restaurimit që lidhen me shtimin e ujit të distiluar tek elementët e vjetër duke shpuar kutinë e tyre. Por sigurimi i plotë i ngushtësisë së elementëve të tillë në të ardhmen është shumë problematik. Prandaj, nuk ia vlen të kurseni dhe të rrezikoni shëndetin tuaj nga helmimi me përbërjet e kadmiumit për shkak të fitimit të disa cikleve të punës.
Ruajtja dhe asgjësimi
Është më mirë të ruani bateritë nikel-kadmium në një gjendje të shkarkuar në një temperaturë të ulët në një vend të thatë. Sa më e ulët të jetë temperatura e ruajtjes së baterive të tilla, aq më pak vetëshkarkohen ato. Modelet me cilësi të lartë mund të ruhen deri në 5 vjet pa dëmtime të konsiderueshme të karakteristikave teknike. Për t'i vënë në funksionim mjafton t'i karikoni.
Substancat e dëmshme që përmbahen në një bateri AA mund të ndotin rreth 20 metra katrorë territor. Për asgjësimin e sigurt të baterive Ni Cd, ato duhet të dërgohen në qendrat e riciklimit, nga ku transportohen në fabrika, ku duhet të asgjësohen në furra speciale të mbyllura të pajisura me filtra që kapin lëndë toksike.
Ju gjithashtu mund të jeni të interesuar
Të gjithë përdorin bateritë në një farë mase. Mund të jenë si
Bateria në makinë ndërrohet siç është planifikuar ose në rast të një avarie. Sigurisht, ju mund të zgjidhni
Bateritë, edhe kur përdoren siç duhet, kanë një jetëgjatësi të kufizuar. Për të mos reduktuar
Bateritë moderne të shënuara me 14250 janë zgjidhja më e mirë për fuqizimin e pajisjeve të ndryshme. Falë inovacionit
Llojet kryesore të baterive:
Bateri Ni-Cd Nikel Kadmium
Për veglat pa kabllo, bateritë nikel-kadmium janë standardi de facto. Inxhinierët janë të vetëdijshëm për avantazhet dhe disavantazhet e tyre, në veçanti bateritë Ni-Cd nikel-kadmium përmbajnë kadmium - një metal i rëndë me toksicitet të shtuar.
Bateritë nikel-kadmium kanë të ashtuquajturin "efekt memorie", thelbi i të cilit zbret në faktin se kur ngarkoni një bateri të shkarkuar jo plotësisht, shkarkimi i saj i ri është i mundur vetëm në nivelin nga i cili është ngarkuar. Me fjalë të tjera, bateria "kujton" nivelin e ngarkesës së mbetur nga i cili është ngarkuar plotësisht.
Pra, kur ngarkoni një bateri Ni-Cd të shkarkuar jo plotësisht, kapaciteti i saj zvogëlohet.
Ka disa mënyra për të trajtuar këtë fenomen. Ne do të përshkruajmë vetëm mënyrën më të thjeshtë dhe më të besueshme.
Kur përdorni një mjet pa tel me bateri Ni-Cd, duhet të ndiqni një rregull të thjeshtë: karikoni vetëm bateritë e shkarkuara plotësisht.
Rekomandohet ruajtja e baterive Ni-Cd Nikel Kadmium në gjendje të shkarkuar, mundësisht jo shkarkim të thellë, përndryshe mund të shkaktojë procese të pakthyeshme në bateri.
Përparësitë e baterive Ni-Cd nikel kadmium
- Bateri Ni-Cd Nikel Kadmium me çmim të ulët
- Aftësia për të dhënë rrymën më të lartë të ngarkesës
- Aftësia për të ngarkuar shpejt baterinë
- Mbani kapacitet të lartë të baterisë deri në -20°C
- Një numër i madh ciklesh ngarkimi-shkarkimi. Me funksionimin e duhur, bateri të tilla funksionojnë në mënyrë të përsosur dhe lejojnë deri në 1000 cikle ngarkimi-shkarkimi ose më shumë.
Disavantazhet e baterive Ni-Cd nikel kadmium
- Niveli relativisht i lartë i vetë-shkarkimit - Bateria Ni-Cd nikel-kadmium humbet rreth 8-10% të kapacitetit të saj në ditën e parë pas një karikimi të plotë.
- Gjatë ruajtjes Bateria Ni-Cd Nikel Kadmium humbet rreth 8-10% ngarkim çdo muaj
- Pas ruajtjes afatgjatë, kapaciteti i baterisë Ni-Cd Nikel-Kadmium rikthehet pas 5 cikleve ngarkim-shkarkim.
- Për të zgjatur jetën e baterisë Ni-Cd Ni-Cd, rekomandohet që çdo herë të shkarkohet plotësisht për të parandaluar "efektin e memories".
Ni-MH Bateri hidride nikel-metal
Këto bateri ofrohen në treg si më pak toksike (krahasuar me bateritë Ni-Cd Nikel Kadmium) dhe më miqësore me mjedisin, si në prodhim ashtu edhe në asgjësim.
Në praktikë, bateritë Ni-MH Nickel-Metal Hydride tregojnë një kapacitet shumë të madh me dimensione dhe peshë disi më të vogla se bateritë standarde Ni-Cd Nikel-Kadmium.
Për shkak të refuzimit pothuajse të plotë të përdorimit të metaleve të rënda toksike në projektimin e baterive Ni-MH hidride nikel-metal, pas përdorimit, këto të fundit mund të asgjësohen në mënyrë mjaft të sigurt dhe pa pasoja mjedisore pas përdorimit.
Bateritë hidride nikel-metal kanë një "efekt memorie" paksa të reduktuar. Në praktikë, "efekti i kujtesës" është pothuajse i padukshëm për shkak të vetëshkarkimit të lartë të këtyre baterive.
Kur përdorni bateri Ni-MH Nickel-Metal Hydride, është e dëshirueshme që ato të mos shkarkohen plotësisht gjatë funksionimit.
Ruani bateritë Ni-MH NiMH në gjendje të ngarkuar. Për ndërprerje të gjata (më shumë se një muaj) në funksionim, bateritë duhet të rimbushen.
Përparësitë e baterive Ni-MH Nikel-Metal Hidride
- Bateri jo toksike
- Më pak "efekt memorie"
- Performancë e mirë në temperaturë të ulët
- Kapacitet i madh në krahasim me bateritë Ni-Cd Ni-Cad
Disavantazhet e baterive Ni-MH nikel-hidride metalike
- Lloji më i shtrenjtë i baterisë
- Shkalla e vetë-shkarkimit është rreth 1.5 herë më e lartë se bateritë Ni-Cd Ni-Cad
- Pas 200-300 cikleve të ngarkimit-shkarkimit, kapaciteti i punës i baterive Ni-MH Ni-MH zvogëlohet pak.
- Bateritë Ni-MH Nickel-Metal Hydride kanë një jetëgjatësi të kufizuar
Bateritë litium-jonike litium-jon
Avantazhi i padyshimtë i baterive litium-jon është "efekti i kujtesës" pothuajse i padukshëm.
Falë kësaj veçorie të jashtëzakonshme, bateria Li-Ion mund të karikohet ose rikarikohet sipas nevojës, në bazë të nevojave. Për shembull, mund të rikarikoni një bateri litium-jon të shkarkuar pjesërisht përpara një pune të rëndësishme, kërkuese ose të gjatë.
Fatkeqësisht, këto bateri janë bateritë më të shtrenjta. Përveç kësaj, bateritë litium-jon kanë një jetë të kufizuar shërbimi, pavarësisht nga numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit.
Si përmbledhje, mund të supozojmë se bateritë litium-jon janë më të përshtatshmet për rastet e përdorimit intensiv të vazhdueshëm të mjeteve pa kabllo.
Të mirat e baterive litium-jon litium-jon
- Nuk ka "efekt memorie" dhe për këtë arsye është e mundur të ngarkoni dhe rimbushni baterinë sipas nevojës
- Bateritë litium-jonike me kapacitet të lartë
- Bateritë litium-jonike me peshë të lehtë
- Niveli rekord i ulët i vetë-shkarkimit - jo më shumë se 5% në muaj
- Aftësia për të ngarkuar shpejt bateritë litium-jon litium-jon
Disavantazhet e baterive litium-jon litium-jon
- Kostoja e lartë e baterive Li-Ion Li-jon
- Koha e reduktuar e funksionimit në temperatura nën zero gradë Celsius
- Jetë e kufizuar e shërbimit
shënim
Nga praktika e funksionimit të baterive litium-jon litium në telefona, kamera, etj. mund të vërehet se këto bateri shërbejnë mesatarisht 4 deri në 6 vjet dhe përballojnë rreth 250-300 cikle shkarkimi-karikimi gjatë kësaj kohe. Në të njëjtën kohë, u vu re absolutisht definitivisht: më shumë cikle shkarkimi-karikimi - jetë më e shkurtër e shërbimit të baterive litium-jon litium-jon!
Ndiqni lajmet në grupin tonë Vkontakte
Për plot pesëdhjetë vjet, pajisjet portative mund të mbështeten vetëm në furnizimin me energji elektrike me nikel-kadmium për jetëgjatësinë e baterisë. Por kadmiumi është një material shumë toksik dhe në vitet 1990 teknologjia e nikel-kadmiumit u zëvendësua nga një teknologji hidride nikel-metal më miqësore me mjedisin. Në fakt, këto teknologji janë shumë të ngjashme, dhe shumica e karakteristikave të baterive nikel-kadmium u trashëguan nga hidridi nikel-metal. Por megjithatë, për disa aplikime, bateritë nikel-kadmium mbeten të domosdoshme dhe përdoren deri më sot.
1. Bateritë nikel-kadmium (NiCd)
E shpikur nga Waldmar Jungner në 1899, bateria nikel-kadmium kishte disa avantazhe mbi të vetmen bateri me acid plumbi që ekziston, por ishte më e shtrenjtë për shkak të kostos së materialeve. Zhvillimi i kësaj teknologjie ishte mjaft i ngadaltë, por në vitin 1932 u bë një përparim i rëndësishëm - një material poroz me një substancë aktive brenda u përdor si një elektrodë. Një përmirësim i mëtejshëm u bë në 1947 dhe zgjidhi problemin e përthithjes së gazit, i cili bëri të mundur krijimin e një baterie nikel-kadmiumi të mbyllur dhe pa mirëmbajtje.
Për shumë vite, bateritë NiCd kanë shërbyer si burime energjie për radiot me dy drejtime, pajisje mjekësore emergjente, video kamera profesionale dhe vegla elektrike. Në fund të viteve 1980, u zhvilluan bateri NiCd me kapacitet ultra të lartë, të cilat tronditën botën me kapacitetin e tyre, 60% më i lartë se ai i një baterie standarde. Kjo u arrit duke vendosur një sasi më të madhe të substancës aktive në bateri, por kishte edhe disavantazhe - rezistenca e brendshme u rrit dhe numri i cikleve të ngarkimit / shkarkimit u ul.
Standardi NiCd mbetet një nga bateritë më të besueshme dhe më modeste, dhe industria e aviacionit i mbetet besnike këtij sistemi. Megjithatë, jetëgjatësia e këtyre baterive varet nga mirëmbajtja e duhur. NiCd, dhe në një farë mase bateritë NiMH, i nënshtrohen efektit të "memorjes", i cili çon në një humbje të kapacitetit nëse nuk kryhet periodikisht një cikël i plotë shkarkimi. Nëse shkelet mënyra e rekomanduar e karikimit, bateria duket se kujton se në ciklet e mëparshme të funksionimit kapaciteti i saj nuk është përdorur plotësisht dhe kur shkarkohet, lëshon energji elektrike vetëm në një nivel të caktuar. ( Shihni: Si të riparoni një bateri nikel). Tabela 1 liston avantazhet dhe disavantazhet e një baterie standarde nikel-kadmiumi.
| Përparësitë | I besueshëm; numër i lartë i cikleve me mirëmbajtjen e duhur E vetmja bateri e aftë për karikim ultra të shpejtë me stres minimal Karakteristikat e mira të ngarkesës, falni ekzagjerimin e tyre Jetëgjatësi e gjatë; mundësia e ruajtjes në gjendje të shkarkuar Nuk ka kërkesa të veçanta për ruajtje dhe transport Performancë e mirë në temperatura të ulëta Kostoja më e ulët për cikël e çdo baterie E disponueshme në një gamë të gjerë madhësish dhe dizajnesh |
| disavantazhet | Dendësia relativisht e ulët e energjisë në krahasim me sistemet më të reja Efekti "Memorie"; nevoja për mirëmbajtje periodike për ta shmangur atë Kadmiumi është një material toksik, kërkohet asgjësim i veçantë Vetë-shkarkim i lartë; ka nevojë për rimbushje pas ruajtjes Tensioni i ulët i qelizave prej 1.2 volt, kërkon ndërtimin e sistemeve me shumë qeliza për të siguruar tension të lartë |
Tabela 1: Avantazhet dhe disavantazhet e baterive nikel-kadmium.
2. Bateritë hidride nikel-metal (NiMH)
Kërkimet në teknologjinë e hidridit të nikelit-metalit filluan që në vitin 1967. Megjithatë, paqëndrueshmëria e hidridit të metalit pengoi zhvillimin, i cili nga ana tjetër çoi në zhvillimin e sistemit nikel-hidrogjen (NiH). Lidhjet e reja hidride, të zbuluara në vitet 1980, zgjidhën shqetësimet e sigurisë dhe bënë të mundur krijimin e një baterie me një përmbajtje energjie specifike 40% më të lartë se ajo e nikel-kadmiumit standard.
Bateritë hidride nikel-metal nuk janë pa të meta. Për shembull, procesi i karikimit të tyre është më i ndërlikuar se ai i NiCd. Me një vetë-shkarkim prej 20% për ditën e parë dhe më pas një normë mujore prej 10%, NiMH është një nga liderët në klasën e tij. Duke modifikuar aliazhin e hidridit, është e mundur të arrihet një reduktim i vetëshkarkimit dhe korrozionit, por kjo do të shtojë disavantazhin e reduktimit të konsumit specifik të energjisë. Por në rastin e përdorimit në automjetet elektrike, këto modifikime janë shumë të dobishme, pasi rrisin besueshmërinë dhe rrisin jetëgjatësinë e baterisë.
3. Përdorimi në segmentin e konsumatorit
Bateritë NiMH janë aktualisht ndër më të disponueshmet. Gjigantët e industrisë si Panasonic, Energizer, Duracell dhe Rayovac e kanë njohur nevojën për një bateri të lirë dhe të qëndrueshme në treg dhe ofrojnë furnizime me energji nikel-metal hidridi në madhësi të ndryshme, në veçanti AA dhe AAA. Prodhuesit po punojnë shumë për të rifituar një pjesë të tregut nga bateritë alkaline.
Në këtë segment të tregut, bateritë hidride nikel-metal janë një alternativë ndaj të ringarkueshmeve bateri alkaline, e cila u shfaq në vitin 1990, por për shkak të ciklit të kufizuar të jetës dhe karakteristikave të dobëta të ngarkesës, nuk pati sukses.
Tabela 2 krahason intensitetin specifik të energjisë, tensionin, vetë-shkarkimin dhe kohën e funksionimit të baterive dhe akumulatorëve në segmentin e konsumatorit. Të disponueshme në madhësi AA, AAA dhe të tjera, këto furnizime me energji mund të përdoren në pajisjet portative. Edhe nëse mund të kenë tensione nominale paksa të ndryshme, gjendja e shkarkimit zakonisht ndodh në të njëjtën vlerë aktuale të tensionit prej 1 V për të gjithë. Ky diapazon tensioni është i pranueshëm, pasi pajisjet portative kanë një farë fleksibiliteti për sa i përket diapazonit të tensionit. Gjëja kryesore është se është e nevojshme të përdorni vetëm të njëjtin lloj elementësh elektrikë së bashku. Shqetësimet për sigurinë dhe papajtueshmëritë e tensionit kanë penguar zhvillimin e baterive litium-jon AA dhe AAA.
Tabela 2: Krahasimi i baterive të ndryshme AA.
* Eneloop është një markë tregtare e Sanyo Corporation bazuar në sistemin NiMH.
Shkalla e lartë e vetëshkarkimit të NiMH është një shqetësim i vazhdueshëm i konsumatorëve. Një elektrik dore ose pajisje dore me një bateri NiMH do të mbarojë energjia nëse nuk përdoret për disa javë. Propozimi për të karikuar pajisjen përpara çdo përdorimi nuk ka gjasa të gjejë mirëkuptim, veçanërisht në rastin e elektrik dore, të cilët pozicionohen si burime ndriçimi rezervë. Avantazhi i një baterie alkaline me një jetëgjatësi prej 10 vjetësh duket i pamohueshëm këtu.
Bateria hidride nikel-metal nga Panasonic dhe Sanyo nën emrin e markës Eneloop ka mundur të reduktojë ndjeshëm shkarkimin e vetvetes. Eneloop mund të ruhet pa u rimbushur gjashtë herë më gjatë se NiMH konvencionale. Por disavantazhi i një baterie të tillë të përmirësuar është një densitet pak më i ulët i energjisë.
Tabela 3 liston avantazhet dhe disavantazhet e sistemit elektrokimik të hidridit nikel-metal. Tabela nuk merr parasysh karakteristikat e Eneloop dhe markave të tjera të konsumatorit.
| Përparësitë | Kapaciteti 30-40 për qind më i lartë se NiCd Më pak të prirur ndaj efektit "memorie", mund të rikuperohet Kërkesa të thjeshta për ruajtje dhe transport; mungesa e rregullimit të këtyre proceseve miqësore me mjedisin; përmbajnë vetëm materiale mesatarisht toksike Përmbajtja e nikelit e bën riciklimin të vetëqëndrueshëm Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit |
| disavantazhet | Jetë e kufizuar e shërbimit; shkarkimet e thella kontribuojnë në reduktimin e tij Algoritëm i sofistikuar i karikimit; i ndjeshëm ndaj mbingarkesës Kërkesa të veçanta për mënyrën e rimbushjes Gjeneroni nxehtësi gjatë karikimit dhe shkarkimit të shpejtë me ngarkesa të fuqishme Vetë-shkarkim i lartë Efikasiteti i Kulombit në nivelin 65% (për krahasim, për litium-jon - 99%) |
Tabela 3: Avantazhet dhe disavantazhet e baterive NiMH.
4. Bateritë hekur-nikel (NiFe)
Pas shpikjes së baterisë nikel-kadmium në 1899, inxhinieri suedez Waldmar Jungner vazhdoi kërkimin e tij dhe u përpoq të zëvendësonte kadmiumin e shtrenjtë me hekur më të lirë. Por efikasiteti i ulët i ngarkimit dhe gazi i tepërt i hidrogjenit e detyruan atë të braktiste zhvillimin e mëtejshëm të baterisë NiFe. Ai as nuk e patentoi teknologjinë.
Një bateri hekur-nikel (NiFe) përdor hidratin e oksidit të nikelit si katodë, hekurin si anodë dhe një zgjidhje ujore të hidroksidit të kaliumit si elektrolit. Qeliza e një baterie të tillë gjeneron një tension prej 1.2 V. NiFe është rezistent ndaj mbingarkesës dhe shkarkimit të thellë; mund të përdoret si burim energjie rezervë për më shumë se 20 vjet. Dridhja dhe rezistenca ndaj temperaturave të larta e kanë bërë këtë bateri më të përdorur në industrinë minerare në Evropë; ai gjithashtu ka gjetur përdorimin e tij në sigurimin e energjisë për sinjalizimin hekurudhor, dhe përdoret gjithashtu si një bateri tërheqëse për ngarkuesit. Mund të theksohet se gjatë Luftës së Dytë Botërore, ishin bateritë hekur-nikel që u përdorën në raketën gjermane V-2.
NiFe ka një fuqi specifike të ulët prej rreth 50 W/kg. Gjithashtu, disavantazhet përfshijnë performancën e dobët në temperatura të ulëta dhe shkallën e lartë të vetëshkarkimit (20-40 përqind në muaj). Është kjo, së bashku me koston e lartë të prodhimit, që inkurajon prodhuesit t'i qëndrojnë besnikë baterive me acid plumbi.
Por sistemi elektrokimik hekur-nikel po zhvillohet në mënyrë aktive dhe në të ardhmen e afërt mund të bëhet një alternativë ndaj acidit të plumbit në disa industri. Modeli eksperimental i dizajnit lamelar duket premtues, ai arriti të zvogëlojë vetë-shkarkimin e baterisë, u bë praktikisht imun ndaj efekteve të dëmshme të ngarkimit të tepërt dhe të ulët, dhe jeta e tij e shërbimit pritet të jetë 50 vjet, e cila është e krahasueshme në jetëgjatësinë 12-vjeçare të një baterie me acid plumbi në punë me shkarkime të thella ciklike. Çmimi i pritshëm i një baterie të tillë NiFe do të ishte i krahasueshëm me atë të një baterie litium-jon, dhe vetëm katër herë më shumë se çmimi i një baterie me acid plumbi.
Bateritë NiFe, si dhe NiCd dhe NiMH, kërkojnë rregulla të veçanta karikimi - kurba e tensionit ka një formë sinusoidale. Prandaj, përdorni karikuesin për acid plumbi ose jon litium bateria nuk do të dalë, madje mund të dëmtojë. Si të gjitha bateritë me bazë nikel, NiFe ka frikë nga mbingarkesa - shkakton dekompozimin e ujit në elektrolit dhe çon në humbjen e tij.
Kapaciteti i një baterie të tillë, i reduktuar si rezultat i përdorimit jo të duhur, mund të rikthehet duke aplikuar rryma të larta shkarkimi (në përpjesëtim me vlerën e kapacitetit të baterisë). Kjo procedurë duhet të kryhet deri në tre herë me një periudhë shkarkimi prej 30 minutash. Ju gjithashtu duhet të monitoroni temperaturën e elektrolitit - nuk duhet të kalojë 46 ° C.
5. Bateritë nikel-zink (NiZn)
Një bateri nikel-zink është e ngjashme me një bateri nikel-kadmiumi në atë që përdor një elektrolit alkalik dhe një elektrodë nikeli, por ndryshon në tension - NiZn siguron 1.65 volt për qelizë, ndërsa NiCd dhe NiMH kanë 1.20 volt për qelizë. Është e nevojshme të ngarkoni një bateri NiZn me një rrymë konstante me një vlerë tensioni prej 1.9 V për qelizë, gjithashtu vlen të kujtohet se ky lloj baterie nuk është krijuar për të punuar në modalitetin e rimbushjes. Konsumi specifik i energjisë është 100 W/kg, dhe numri i cikleve të mundshme është 200-300 herë. NiZn nuk përmban materiale toksike dhe mund të riciklohet lehtësisht. E disponueshme në madhësi të ndryshme, duke përfshirë AA.
Në vitin 1901, Thomas Edison mori një patentë amerikane për një bateri të rikarikueshme nikel-zink. Më vonë, dizajnet e tij u përsosën nga kimisti irlandez James Drumm, i cili i instaloi këto bateri në hekurudhë që kalonin përgjatë rrugës Dublin Brae nga 1932 deri në 1948. NiZn nuk ishte zhvilluar mirë për shkak të vetë-shkarkimit të tij të fortë dhe ciklit të shkurtër jetësor të shkaktuar nga formimi dendritik, i cili gjithashtu shpesh çonte në qarqe të shkurtra. Por përmirësimi i përbërjes së elektrolitit e zvogëloi këtë problem, gjë që bëri që NiZn të konsiderohej përsëri për përdorim komercial. Kostoja e ulët, fuqia e lartë në dalje dhe diapazoni i gjerë i temperaturës së funksionimit e bëjnë këtë sistem elektrokimik jashtëzakonisht tërheqës.
6. Bateritë nikel-hidrogjen (NiH)
Kur filloi zhvillimi i baterive të hidridit nikel-metal në 1967, studiuesit u përballën me paqëndrueshmërinë e hidritit të metalit, gjë që shkaktoi një zhvendosje drejt zhvillimit të një baterie nikel-hidrogjen (NiH). Qeliza e një baterie të tillë përfshin një elektrolit të kapsuluar në një enë, nikel dhe hidrogjen (hidrogjeni është i mbyllur në një cilindër çeliku nën një presion prej 8207 bar).
Ndoshta jo të gjithë e dinë se në të gjitha format më të larmishme të baterive për veglat elektrike të dorës ka banka të unifikuara me një tension prej 1.2 V dhe kapacitete të ndryshme. Vetëm madhësia e kavanozit ka rëndësi (dhe ato vijnë në 2 madhësitë më të zakonshme) dhe fuqia e matur në amper ose miliamp. Sa më i madh të jetë kapaciteti i baterisë, aq më gjatë do të zgjasë mjeti me një karikim të vetëm.
Para së gjithash, shikoni se çfarë është shkruar në kutinë e baterisë. Duhet të dimë vetëm tre vlera. Ky është lloji i tensionit të baterisë (Ni-Cd ose Ni-MH ose LI-Ion) (zakonisht 12V ose 14.4V 18v 24V) dhe kapaciteti i baterisë (diçka si 1200mA 1.2A 2000mA 2400mA, etj.) Vetëm në modele të lira tregohet. Kjo pothuajse gjithmonë do të thotë SC nikel-kadmium në 1200 mA. Për ta sqaruar, do t'ju duhet të çmontoni kutinë.
Nëse do të kishit
Ni-Cdbateritë, mund të përdorni vetëm të njëjtatNi-Cdmegjithëse në një mjet me cilësi të lartë, memoria u unifikua dhe ngarkoi si ato ashtu edhe llojet e tjera. Dhe për buxhetin dhe aq më tepër, gjëja kryesore është llogaritja e saktë e kohës së karikimit.Nëse do të kishit
Ni-MHsi Ni-MH ashtu edhe Ni-CdNëse do të kishit
Li-Ionmund të përdoren bateritëvetëm Li-Ion.Kjo është për shkak të llojit të karikuesve për modelin tuaj të instrumentit. Edhe pse, siç ka treguar praktika, bateritë NI-MH ngarkojnë në mënyrë të përsosur të gjithë karikuesit.
Bankat që qëndrojnë në bllok janë bashkuar në seri, ndajnë tensionin e bllokut me 1.2 dhe marrin numrin e kanaçeve brenda bllokut. Duke ditur numrin, llojin dhe kapacitetin e baterive, ne shikojmë çmimin për 1 copë dhe vendosim nëse loja ia vlen qiriri) Për një mjet cilësor, patjetër që po, për modelet buxhetore kineze, kostoja mund të kalojë çmimin e një të re mjet dy ose tre herë. Por duhet të kihet parasysh se një bllok i montuar nga bateritë normale do të funksionojë për një kohë të gjatë, ndërsa një mjet i ri buxhetor do të shtrëngojë 5-10 vida vetë-përgjimi dhe do të kërkojë karikim.
Nëse ende vendosni të filloni riparimin e baterisë, duhet të çmontoni kutinë dhe t'i bashkoni kanaçet së bashku. Në thelb, kutitë janë montuar në vida vetë-përgjimi, por ato gjenden të ngjitura dhe duke përdorur vida me një yll, në këtë rast do të duhet të blini një kaçavidë të veçantë. Shikoni çfarë shkruhet në vetë bankat. Këto mund të jenë fuçi 4/5 SC ose thjesht SC. (Mund t'i matni me lartësi, SC 42 mm në gjatësi, 4/5 SC 32 mm) Si zëvendësim, ne ofrojmë modele që janë optimale sot për sa i përket raportit çmim / kapacitet. Për bateritë 4/5 SC, këto janë 1200 mAh ose . Ndikimi i guaskës në jetën e shërbimit nuk u zbulua. Për bateritë e plota SC, këto janë banka me një kapacitet prej ose.
Tani sa i përket lidhjes së kanaçeve me njëra-tjetrën. Në fabrikë, kjo bëhet me saldim me rezistencë. Ne do të duhet t'i bashkojmë ato. Bateritë nuk e pëlqejnë mbinxehjen, kështu që ju duhet të lidhni shpejt me një saldim të fuqishëm me një majë të shkurtër. Nga flukset, është më mirë të përdorni acid fosforik. Me ndihmën e tij, vetë bateritë shërbehen lehtësisht dhe është më mirë të bëni kërcyes nga tela bakri të bllokuar. Pas kallajimit, lani acidin me ujë në mënyrë që të mos gërryejë kryqëzimin. Teli mund të merret nga një kabllo e vjetër antene shtëpiake, kjo është ajo që shkon përgjatë ekranit, ose mund të blini një tel montimi, është i lehtë për t'u bashkuar dhe është i lirë. Në çdo rast, është më mirë të eksperimentoni së pari me kanaçen e vjetër, të përpiqeni ta lidhni me të.
Sa i përket kohës së karikimit, ajo më së shpeshti llogaritet me formulën - Kapaciteti i baterive ndahet me rrymën e ngarkuesit (treguar në furnizimin me energji elektrike) dhe shumëzohet me 1.5. Për shembull, ju vendosni bankat në 2000 mA dhe furnizimi me energji elektrike është 400 mA (Tensioni në këtë rast nuk ka rëndësi.) (2000/400) * 1.5 = 7.5 orë.
Këtu keni gjithçka që duhet të dini me pak fjalë për të riparuar vetë një bateri të vjetër.
Gjithashtu, një përmbledhje shumë informuese për pjesën më të madhe të baterisë duke përdorur qeliza GP 2000 mA të llojit SC u shkrua nga blerësi ynë. Ju mund të lexoni
Përditësimi i nëntorit 2012.
Numri i shikimeve të artikullit që nga viti 2009 ka qenë më shumë se 12 000. Kush do ta mendonte se një shënim i shkruar për ne që grumbulloheshim do të ishte kaq i dobishëm për njerëzit. Çfarë ka ndryshuar që atëherë? Së pari, bateritë GP të serisë Sub-C NI-Cd janë zhdukur përfundimisht nga tregu. Shumë keq, vlera për para ishte e shkëlqyer.
Sot ne ofrojmë bateri Energy Technology, të mira në cilësi dhe me një çmim të ulët.
Gjithashtu kemi mundësinë e saldimit të baterive me saldim me kontakt. Është cilësor dhe korrekt. Kostoja e zëvendësimit të baterisë për një kaçavidë nuk është fikse
. Garanci 6 muaj. Për më shumë informacion rreth çmimeve, ju lutemi ndiqni lidhjen në çdo faqe të faqes.Për të gjitha pyetjet, ju lutemi kontaktoni me postë [email i mbrojtur]
Me këtë artikull, ne po hapim një drejtim të ri për faqen tonë: testimin e baterive dhe qelizave galvanike (ose, me fjalë të thjeshta, baterive).Përkundër faktit se bateritë litium-jon, specifike për çdo model pajisje specifike, po bëhen gjithnjë e më të njohura, tregu për bateritë standarde për qëllime të përgjithshme është ende shumë i madh - ato fuqizojnë shumë produkte të ndryshme, duke filluar nga lodrat e fëmijëve deri tek kamerat e lira dhe elektrik dore profesionale. Gama e këtyre elementeve është gjithashtu e madhe - bateri dhe akumulatorë të llojeve të ndryshme, kapaciteteve, madhësive, markave, mjeshtërisë ...
Në fillim, ne nuk i vendosim vetes synimin për të përqafuar të gjithë pasurinë e baterive - do të kufizohemi vetëm në më standardet dhe më të zakonshmet prej tyre: bateritë cilindrike dhe bateritë e nikelit.
Ky artikull ka për qëllim t'ju njohë me disa koncepte bazë në lidhje me bateritë që po studiojmë, si dhe metodologjinë e testimit dhe pajisjet që përdorim. Sidoqoftë, ne do të diskutojmë shumë çështje teorike dhe praktike në artikujt vijues kushtuar baterive specifike - veçanërisht pasi është shumë më e përshtatshme dhe më e qartë ta bësh këtë në "shembuj të gjallë".
Llojet e baterive dhe qelizave galvanike
Bateritë e elektrolitit të kripësBateritë me elektrolit të kripur, ato janë gjithashtu zink-karbon (megjithatë, ndryshe nga bateritë alkaline, prodhuesit zakonisht thjesht nuk tregojnë kiminë e tyre në paketimet e elektrolitit të kripës) - burimet më të lira të rrymës kimike të disponueshme në treg: kostoja e një baterie varion nga katër në pesë deri në tetë deri në dhjetë rubla, në varësi të markës.
Një bateri e tillë është një enë cilindrike zinku (që shërben në të njëjtën kohë me trupin dhe "minusin" e baterisë), në qendër të së cilës ka një elektrodë karboni ("plus"). Një shtresë e dioksidit të manganit vendoset rreth anodës dhe hapësira e mbetur midis saj dhe mureve të enës mbushet me një pastë klorur amoniumi dhe klorur zinku të holluar në ujë. Përbërja e kësaj paste mund të ndryshojë: në bateritë me fuqi të ulët mbizotërohet nga kloruri i amonit dhe në bateritë më të mëdha (zakonisht të referuara si "Heavy Duty" nga prodhuesit) - kloruri i zinkut.
Gjatë funksionimit të baterisë, zinku nga i cili është bërë kutia e tij gradualisht oksidohet, si rezultat i të cilit mund të shfaqen vrima në të - atëherë elektroliti do të rrjedhë nga bateria, gjë që mund të çojë në dëmtimin e pajisjes në të cilën është instaluar. Sidoqoftë, probleme të tilla ishin tipike kryesisht për bateritë shtëpiake që nga koha e ekzistencës së BRSS, ndërsa ato moderne janë të paketuara mirë në një guaskë të jashtme shtesë dhe "rrjedhin" shumë rrallë. Megjithatë, nuk duhet të lini bateri të ngordhura në pajisje për një kohë të gjatë.
Siç u përmend më lart, përbërja kimike e elektrolitit të baterisë së kripës mund të ndryshojë pak - versioni "i fuqishëm" përdor një elektrolit me një mbizotërim të klorurit të zinkut. Sidoqoftë, fjala "e fuqishme" në lidhje me to mund të shkruhet vetëm në thonjëza - asnjë nga llojet e baterive të kripës nuk është krijuar për ndonjë ngarkesë serioze: në një elektrik dore ato do të zgjasin për një çerek ore, dhe në një aparat fotografik. ato mund të mos mjaftojnë as për të zgjatur thjerrëzën. Fati i baterive të kripës janë telekomandat, orët dhe termometrat elektronikë, domethënë pajisjet, konsumi i energjisë i të cilave përshtatet në njësi, të paktën dhjetëra miliamp.
Bateri alkaline
Lloji tjetër i baterive janë bateritë alkaline ose mangani. Disa shitës jo shumë të shkolluar dhe madje edhe prodhues i quajnë "alkaline" - kjo është një letër gjurmuese pak e shtrembëruar nga anglishtja "alkaline", domethënë "alkaline".
Çmimet për bateritë alkaline variojnë nga dhjetë deri në dyzet e pesëdhjetë rubla (megjithatë, shumica e llojeve të tyre bien në intervalin deri në 25 rubla, veçohen vetëm disa modele me fuqi të lartë), dhe ato mund të dallohen nga bateritë e kripës me mbishkrimin "Alkaline" zakonisht paraqitet në një formë ose në një tjetër. " në paketim (dhe ndonjëherë pikërisht në emër, për shembull, "GP Super Alkaline" ose "TDK Power Alkaline").
Poli negativ i një baterie alkaline përbëhet nga pluhur zinku - në krahasim me rastin e zinkut të qelizave të kripës, përdorimi i pluhurit ju lejon të rritni shpejtësinë e reaksioneve kimike, dhe rrjedhimisht rrymën e lëshuar nga bateria. Poli pozitiv përbëhet nga dioksidi i manganit. Dallimi kryesor nga bateritë e kripës është lloji i elektrolitit: në bateritë alkaline, hidroksidi i kaliumit përdoret si ai.
Bateritë alkaline janë të përshtatshme për pajisjet me konsum të energjisë nga dhjetëra në disa qindra miliamp - me një kapacitet prej rreth 2 ... 3 Ah, ato ofrojnë një kohë mjaft të arsyeshme funksionimi. Fatkeqësisht, ata gjithashtu kanë një disavantazh të rëndësishëm: një rezistencë të madhe të brendshme. Nëse ngarkoni një bateri me rrymë vërtet të lartë, voltazhi i saj do të bjerë shumë dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë do të shpenzohet për ngrohjen e vetë baterisë - si rezultat, kapaciteti efektiv i baterive alkaline varet shumë nga ngarkesa. Le të themi, nëse, kur shkarkojmë me një rrymë prej 0,025 A, arrijmë të marrim 3 A * h nga një bateri, atëherë me një rrymë prej 0,25 A, kapaciteti real do të bjerë në 2 A * h, dhe me një rrymë prej 1 A - dhe plotësisht nën 1 A * h.
Megjithatë, për ca kohë një bateri alkaline mund të funksionojë nën ngarkesë të madhe, thjesht kjo kohë është relativisht e shkurtër. Për shembull, nëse një aparat fotografik modern dixhital mund të mos ndizet as bateritë me kripë, atëherë një grup baterish alkaline do të zgjasë gjysmë ore pune.
Nga rruga, nëse jeni të detyruar të përdorni bateri alkaline në kamerën tuaj, blini dy grupe menjëherë dhe ndërroni periodikisht ato, kjo do të zgjasë pak jetën e tyre: nëse një bateri e shkarkuar me një rrymë të lartë lejohet të "shtrihet" pak. , do të rivendosë pjesërisht ngarkesën dhe do të mund të funksionojë pak më shumë. Pesë minuta.
Bateritë litium
I fundit nga llojet e baterive të përdorura gjerësisht është litium. Si rregull, ato vlerësohen në tensione që janë shumëfish të 3 V, kështu që shumica e llojeve të baterive të litiumit me kripë 1,5 volt dhe bateri alkaline nuk janë të këmbyeshme. Bateri të tilla përdoren gjerësisht në orë, dhe gjithashtu - më rrallë - në pajisjet fotografike.
Megjithatë, ka edhe bateri litiumi 1,5 V, të prodhuara në faktorët e formës standarde AA dhe AAA - ato mund të përdoren në çdo teknikë të krijuar për bateritë konvencionale të kripur ose alkaline. Avantazhi kryesor i baterive të litiumit është rezistenca e tyre më e ulët e brendshme në krahasim me bateritë alkaline: kapaciteti i tyre varet pak nga rryma e ngarkesës. Prandaj, megjithëse me rrymë të ulët, të dy bateritë alkaline dhe litium kanë të njëjtin kapacitet prej 3 A * h, nëse i vendosni në një aparat fotografik dixhital që konsumon 1 A, atëherë ato alkaline do të "vdesin" në tridhjetë minuta, por ato litium do të jetojnë. gati tre orë.
Disavantazhi i baterive të litiumit është kostoja e lartë: jo vetëm që vetë litiumi është i shtrenjtë, por edhe për shkak të rrezikut të ndezjes së tij kur hyn uji, dizajni i baterisë rezulton të jetë dukshëm më i ndërlikuar se ato alkaline. Si rezultat, një bateri litium kushton 100-150 rubla, domethënë tre deri në pesë herë më e shtrenjtë se një alkaline shumë e mirë. Pothuajse i njëjti çmim është një bateri Ni-MH, e cila ka karakteristika shkarkimi të ngjashme me bateritë e litiumit, por mund t'i mbijetojë disa qindra cikleve të ngarkimit-shkarkimit - prandaj, blerja e baterive litium justifikohet vetëm kur nuk keni askund, nuk keni kohë ose asgjë për të karikuar konvencionale. bateritë.
Po, meqenëse po flasim për cikle ngarkimi, duhet thënë se është absolutisht e pamundur të provosh të ngarkosh bateritë e litiumit! Nëse një bateri e zakonshme alkaline ose e kripur, kur përpiqet ta karikojë, mundet, më së shumti, thjesht të rrjedhë jashtë, atëherë bateritë e mbyllura të litiumit shpërthejnë kur karikohen.
Gjithashtu, përveç karakteristikave të mira të shkarkimit, bateritë e litiumit kanë edhe dy avantazhe të tjera, si rregull, jo shumë domethënëse: qëndrueshmërinë (jeta e lejueshme e ruajtjes arrin 15 vjet, ndërsa bateria do të humbasë vetëm 10% të kapacitetit të saj) dhe aftësinë për të funksionojnë në temperatura të ulëta, kur bateritë me kripë dhe alkaline, elektroliti thjesht ngrin.
Bateritë nikel-kadmium (Ni-Cd).
Alternativa kryesore e baterive janë bateritë - burimet e rrymës, proceset kimike në të cilat janë të kthyeshme: kur bateria lidhet me ngarkesën, ato shkojnë në një drejtim, dhe kur aplikohet tension në të, ato shkojnë në drejtim të kundërt. Kështu, nëse bateria pas përdorimit duhet të hidhet dhe të blihet një e re, atëherë bateria mund të karikohet në kapacitetin e saj të plotë (ose pothuajse të plotë).
Ne do të shqyrtojmë bateritë e përdorura në pajisjet e lehta elektronike të konsumit - prandaj, bateritë e rënda (si fjalë për fjalë ashtu edhe në kuptimin figurativ) me acid plumbi që gjenden në makina, furnizimet me energji të pandërprerë dhe pajisje të tjera me konsum të lartë të energjisë dhe pa kufizime të veçanta në peshë dhe dimensione, lihen menjëherë. nga artikulli ynë i sotëm. Por ne do t'i kushtojmë shumë më tepër vëmendje llojeve të ndryshme të baterive të nikelit ...
Bateritë e para të nikelit - më saktësisht, nikel-kadmium - u krijuan nga shkencëtari suedez Waldemar Junger (Waldmar Jungner) tashmë në 1899, por në atë kohë ato ishin relativisht të shtrenjta, dhe përveç kësaj, ato nuk ishin të vulosura: gjatë karikimit, bateria. gazi i emetuar. Vetëm në mesin e shekullit të kaluar ishte e mundur të krijohej një bateri nikel-kadmiumi me një cikël të mbyllur: gazrat e lëshuar gjatë karikimit thitheshin nga vetë bateria.
Bateritë nikel-kadmium janë të besueshme dhe të qëndrueshme (ato mund të ruhen deri në pesë vjet dhe të karikohen - me përdorim të duhur - deri në 1000 herë), funksionojnë mirë në temperatura të ulëta dhe përballojnë lehtësisht rrymat e shkarkimit të lartë, mund të karikohen me të dyja dhe rryma të larta.
Megjithatë, ata gjithashtu kanë shumë dobësi. Së pari, densiteti relativisht i ulët i energjisë (d.m.th., raporti i kapacitetit të elementit me vëllimin e tij), së dyti, një rrymë e dukshme e vetëshkarkimit (pas disa muajsh ruajtje, bateria do të duhet të ringarkohet para përdorimit), së treti, përdorimi i kadmiumit helmues në dizajn, dhe së katërti, efekti i kujtesës.
Vlen të ndalemi në këtë të fundit më në detaje, pasi kur flasim për bateritë, do ta kujtojmë atë më shumë se një herë. Efekti i kujtesës është pasojë e një shkeljeje të strukturës së brendshme të baterisë: kristalet fillojnë të rriten në të, duke zvogëluar sipërfaqen efektive dhe, në përputhje me rrethanat, kapacitetin e baterisë. Efekti mori emrin e tij për faktin se kristalet rriten veçanërisht shpejt kur bateria nuk shkarkohet plotësisht: duket se kujton se në çfarë niveli ishte shkarkuar herën e fundit - nëse bateria ishte shkarkuar, të themi, vetëm me 25%, atëherë ngarkimi tjetër do të rivendosë kapacitetin e tij nuk është deri në 100%, por më pak. Për të luftuar efektin e kujtesës, rekomandohet shkarkimi i plotë i baterisë përpara se të karikoni - kjo shkatërron kristalet që rezultojnë dhe rikthen kapacitetin e baterisë. Ndër llojet e disponueshme të baterive, është nikeli-kadmiumi që është më i ndjeshëm ndaj efektit të kujtesës.
Sidoqoftë, në disa raste, përdorimi i baterive nikel-kadmium justifikohet edhe tani - për shkak të kostos së ulët, qëndrueshmërisë dhe aftësisë për të karikuar në temperatura të ulëta pa pasoja negative për baterinë.
Bateritë Nikel Metal Hidride (Ni-MH).
Pavarësisht nga afërsia në raftet e dyqaneve, historikisht ekziston një humnerë midis baterive Ni-Cd dhe Ni-MH: këto të fundit u zhvilluan vetëm në vitet 1980. Është interesante se fillimisht u studiua mundësia e ruajtjes së hidrogjenit për bateritë nikel-hidrogjen të përdorura në teknologjinë hapësinore, por si rezultat morëm edhe një nga llojet më të zakonshme të baterive në jetën e përditshme.
Ndryshe nga bateritë nikel-kadmium, bateritë hidride nikel-metal nuk përmbajnë metale të rënda, që do të thotë se ato janë miqësore me mjedisin dhe nuk kërkojnë përpunim të veçantë për asgjësim. Sidoqoftë, kjo është larg nga plusi i tyre i vetëm: nga këndvështrimi i konsumatorëve, domethënë ju dhe unë, është shumë më e rëndësishme që, me të njëjtat dimensione, bateritë Ni-MH të kenë dy deri në tre herë më shumë kapacitet - për bateritë më të zakonshme AA, ajo tashmë arrin deri në 2500-2700 mAh kundrejt 800-1000 mAh për nikel-kadmium.
Për më tepër, bateritë Ni-MH gjithashtu praktikisht nuk vuajnë nga efekti i kujtesës. Më saktësisht, prodhuesit reduktojnë ndikimin e tij vit pas viti - dhe për këtë arsye, megjithëse teorikisht efekti është i pranishëm në bateritë Ni-MH, në praktikë ai është i parëndësishëm në modelet moderne. Sidoqoftë, ne nuk do të mbështetemi te prodhuesit në gjithçka dhe në një nga artikujt tanë të ardhshëm do të përpiqemi të vlerësojmë vetë ndikimin e efektit të kujtesës.
Fatkeqësisht, bateritë Ni-MH kanë problemet e tyre. Së pari, ata kanë një rrymë më të lartë të vetë-shkarkimit (megjithatë, për këtë do të flasim përsëri pak më vonë) në krahasim me Ni-Cd, dhe së dyti, megjithëse numri i cikleve të rimbushjes mund të arrijë gjithashtu 1000, një rënie në kapacitetin e baterisë mund të jetë E vërejtur pas 200-300 cikleve, së treti, rrymat shumë të larta të shkarkimit dhe karikimi në temperatura të ulëta reduktojnë ndjeshëm jetëgjatësinë e baterisë.
Sidoqoftë, për sa i përket kombinimit të karakteristikave - kostoja, besueshmëria, kapaciteti, lehtësia e mirëmbajtjes - për momentin, bateritë Ni-MH janë ndër më të mirat, gjë që çoi në përdorimin e tyre në një masë të madhe të pajisjeve shtëpiake.
Së fundmi në treg janë shfaqur edhe bateritë e ashtuquajtura “Ready To Use” Ni-MH. Ato ndryshojnë nga ato të zakonshme në një rrymë të ulët të vetëshkarkimit - prodhuesi pretendon se në gjashtë muaj bateria do të humbasë jo më shumë se 10% të kapacitetit të saj, dhe në një vit - jo më shumë se 15% (për krahasim, një Ni i rregullt -Bateria MH do të ulet me 20 ... 30% në një muaj, dhe për një vit - në zero). Prandaj emri: duke u ngarkuar nga prodhuesi, këto bateri nuk do të kenë kohë të shkarkohen plotësisht përpara se t'i blini në dyqan, që do të thotë se ato mund të përdoren pa para-karikim, menjëherë pas blerjes. Ana negative e baterive të tilla është një kapacitet më i ulët - një qelizë AA ka një kapacitet prej 2000 ... 2100 mAh kundrejt 2600 ... 2700 mAh për bateritë konvencionale Ni-MH.
Ngarkues për bateritë Ni-Cd dhe Ni-MH
Parimet e karikimit të baterive Ni-Cd dhe Ni-MH janë kryesisht të ngjashme - për këtë arsye, karikuesit modernë, si rregull, mbështesin të dy llojet menjëherë. Metodat e karikimit dhe, në përputhje me rrethanat, llojet e karikuesve mund të ndahen në katër grupe. Në të gjitha rastet, ne do të tregojmë rrymën e karikimit përmes kapacitetit të baterisë: për shembull, rekomandimi për të ngarkuar me një rrymë "0.1C" do të thotë që një bateri me një kapacitet prej 2700 mAh në një qark të tillë korrespondon me një rrymë prej 270 mA (0.1 * 2700 \u003d 270) dhe një bateri me një kapacitet 1400 mAh - 140 mA.Rryma e ngadaltë e ngarkimit 0,1C
Kjo metodë bazohet në faktin se bateritë moderne mund të përballojnë lehtësisht mbingarkimin (d.m.th., një përpjekje për t'i "mbushur" ato me më shumë energji sesa mund të ruajë bateria) nëse rryma e karikimit nuk kalon 0.1C. Nëse rryma e kalon këtë vlerë, bateria mund të dështojë gjatë mbingarkimit.
Prandaj, një karikues me rrymë të ulët nuk ka nevojë për ndonjë kontroll mbi përfundimin e ngarkimit: nuk ka asgjë të keqe me kohëzgjatjen e tij të tepërt, bateria thjesht do të shpërndajë energjinë e tepërt në formën e nxehtësisë. Karikuesit e duhur janë të lirë dhe të disponueshëm gjerësisht. Për të ngarkuar baterinë, mjafton ta lini atë në një karikues të tillë për të paktën 1.6 * C / I, ku C është kapaciteti i baterisë, I është rryma e karikimit. Le të themi, nëse marrim një karikues me një rrymë prej 200 mA, atëherë një bateri me një kapacitet 2700 mAh garantohet të ngarkohet në 1.6 * 2700/200 = 21 orë 36 minuta. Pothuajse një ditë ... në përgjithësi, pengesa kryesore e një memorie të tillë është e dukshme - koha e karikimit shpesh tejkalon vlerat e arsyeshme.
Sidoqoftë, nëse nuk jeni me nxitim, një karikues i tillë ka të drejtën e jetës. Gjëja kryesore është që nëse përdorni bateri me kapacitet të ulët të çiftuar me një karikues modern, kontrolloni që rryma e karikimit (dhe duhet të tregohet në karakteristikat e karikuesit) të mos kalojë 0.1C. Vlen gjithashtu të merret në konsideratë që një ngarkesë e ngadaltë kontribuon në shfaqjen e efektit të kujtesës në bateri.
Rryma e karikimit 0,2 ... 0,5C pa kontroll të fundit të karikimit
Karikues të tillë, edhe pse të rrallë, gjenden ende - kryesisht në mesin e produkteve të lira kineze. Në një rrymë prej 0,2 ... 0,5 C, ata ose nuk kanë fare kontroll të ndërprerjes së karikimit, ose kanë vetëm një kohëmatës të integruar që i fik bateritë pas një kohe të caktuar.
Përdorni memorie të ngjashme absolutisht nuk rekomandohet: meqenëse nuk ka kontroll të përfundimit të karikimit, në shumicën e rasteve bateria do të jetë nën ose mbingarkuar, gjë që do të reduktojë ndjeshëm jetën e saj. Nëse kurseni në një karikues, do të humbni para nga bateritë.
Rryma e karikimit deri në 1C me kontrollin e fundit të karikimit
Kjo klasë e karikuesve është më e gjithanshme për përdorim të përditshëm: nga njëra anë, ata i ngarkojnë bateritë në një kohë të arsyeshme (nga një e gjysmë në katër deri në gjashtë orë, në varësi të ngarkuesit dhe baterive specifike), nga ana tjetër. , ata kontrollojnë qartë përfundimin e karikimit në modalitetin automatik.
Metoda më e përdorur e kontrollit në fund të karikimit është rënia e tensionit, e njohur zakonisht si "metoda dV/dt", "metoda delta negative" ose "metoda -ΔV". Ai konsiston në faktin se gjatë gjithë ngarkimit, voltazhi në bateri rritet ngadalë - por kur bateria arrin kapacitetin e plotë, zvogëlohet shkurtimisht. Ky ndryshim është shumë i vogël, por është mjaft e mundur ta zbuloni atë - dhe, pasi ta zbuloni, të ndaloni ngarkimin.
Shumë prodhues të karikuesve rendisin gjithashtu "kontrollin e mikroprocesorit" në specifikimet e tyre - por, në fakt, kjo është e njëjtë me kontrollin negativ të deltës: nëse është, atëherë kryhet nga një mikroprocesor i specializuar.
Sidoqoftë, kontrolli i tensionit nuk është i vetmi i disponueshëm: në momentin që bateria arrin kapacitetin e saj të plotë, presioni dhe temperatura e kutisë rriten ndjeshëm në të, gjë që gjithashtu mund të kontrollohet. Megjithatë, në praktikë, është teknikisht më e lehtë për të matur tensionin, kështu që metodat e tjera për monitorimin e fundit të ngarkesës janë të rralla.
Gjithashtu, shumë karikues me cilësi të lartë kanë dy mekanizma mbrojtës: kontrollin e temperaturës së baterisë dhe një kohëmatës të integruar. E para ndalon karikimin nëse temperatura tejkalon kufirin e lejuar, e dyta - nëse ndalesa negative delta e ngarkesës nuk funksionoi në një kohë të arsyeshme. Të dyja mund të ndodhin nëse përdorim bateri të vjetra ose thjesht me cilësi të ulët.
Pasi të keni mbaruar ngarkimin e baterive me një rrymë të lartë, karikuesit më "të arsyeshëm" i rikarikojnë ato me një rrymë të ulët (më pak se 0.1C) për ca kohë - kjo ju lejon të merrni kapacitetin maksimal të mundshëm nga bateritë. Treguesi i ngarkimit në pajisje zakonisht fiket, duke treguar që faza kryesore e karikimit ka përfunduar.
Ka dy probleme me pajisje të tilla. Së pari, jo të gjithë janë në gjendje të "kapin" momentin e rënies së tensionit me saktësi të mjaftueshme - por, mjerisht, kjo mund të verifikohet vetëm në mënyrë empirike. Së dyti, megjithëse pajisje të tilla zakonisht janë të dizajnuara për 2 ose 4 bateri, shumica e tyre nuk dinë t'i ngarkojnë këto bateri në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra.
Për shembull, nëse udhëzimet për karikuesin tregojnë se ai mund të ngarkojë vetëm 2 ose 4 bateri në të njëjtën kohë (por jo 1 ose 3), kjo do të thotë se ai ka vetëm dy kanale të pavarura ngarkimi. Secili prej kanaleve siguron një tension prej rreth 3 V, dhe bateritë janë të lidhura në çifte në seri. Ka dy pasoja nga kjo. Gjëja e qartë është se nuk do të jeni në gjendje të ngarkoni një bateri të vetme në një karikues të tillë (dhe, të themi, shërbëtori juaj i bindur përdor çdo ditë një mp3 player të mundësuar nga vetëm një bateri AAA). Më pak e dukshme është se kontrolli i fundit të tarifës kryhet gjithashtu vetëm për një çift bateritë. Nëse jeni duke përdorur bateri që nuk janë shumë të reja, atëherë thjesht për shkak të ndryshimit teknologjik, disa prej tyre do të vjetrohen pak më herët se të tjerët - dhe nëse dy bateri me shkallë të ndryshme plakjeje kapen në një palë, atëherë një karikues i tillë do ose ulni njërën prej tyre ose rimbushni të dytën. Sigurisht, kjo vetëm do të përkeqësojë shkallën e plakjes së çiftit më të keq.
Ngarkuesi "korrekt" duhet t'ju lejojë të karikoni një numër arbitrar baterish - një, dy, tre ose katër - dhe në mënyrë ideale, të keni gjithashtu një tregues të veçantë për përfundimin e karikimit për secilën prej tyre (përndryshe treguesi fiket kur i fundit i baterive është i ngarkuar). Vetëm në këtë rast do të keni disa garanci që secila prej baterive do të ngarkohet me kapacitet të plotë, pavarësisht nga gjendja e baterive të tjera. Treguesit e veçantë të ngarkimit bëjnë gjithashtu të mundur kapjen e baterive të dështuara para kohe: nëse një nga katër qelizat e përdorura së bashku karikohet shumë më gjatë ose shumë më shpejt se të tjerët, atëherë do të jetë lidhja e dobët e të gjithë baterisë.
Karikuesit me shumë kanale kanë një veçori tjetër të këndshme: në shumë prej tyre, kur karikoni gjysmën e numrit të baterive, mund të zgjidhni shkallën e karikimit. Për shembull, karikuesi Sanyo NC-MQR02, i projektuar për katër bateri AA, kur ngarkoni një ose dy bateri, ju lejon të zgjidhni rrymën e karikimit midis 1275 mA (kur bateritë janë të instaluara në foletë e jashtme) dhe 565 mA (kur janë instaluar në foletë qendrore). Kur instalohen tre ose katër bateri, ato ngarkohen me një rrymë prej 565 mA.
Përveç lehtësisë së përdorimit, karikuesit e këtij lloji janë edhe më "të dobishëm" për bateritë: karikimi me një rrymë mesatare me kontrollin e fundit të karikimit nga delta negative është optimale për sa i përket rritjes së jetëgjatësisë së baterisë.
Një nënklasë e veçantë e ngarkuesve të shpejtë është një karikues me një shkarkim paraprak të baterive. Kjo është bërë për të luftuar efektin e kujtesës dhe mund të jetë shumë e dobishme për bateritë Ni-Cd: karikuesi do të sigurohet që ato të shkarkohen plotësisht së pari dhe vetëm pas kësaj do të fillojë të karikojë. Për Ni-MH-të moderne, ky trajnim nuk është më i nevojshëm.
Karikimi me një rrymë më shumë se 1C me kontrollin e fundit të karikimit
Dhe së fundi, metoda e fundit është një karikim ultra i shpejtë, që zgjat nga 15 minuta në një orë, me kontroll të ngarkesës, përsëri nga delta e tensionit negativ. Këta karikues kanë dy avantazhe: së pari, bateritë i ngarkohen pothuajse menjëherë dhe së dyti, një karikim ultra i shpejtë ju lejon të shmangni në masë të madhe efektin e kujtesës.
Megjithatë, ka edhe disavantazhe. Së pari, jo të gjitha bateritë mund t'i rezistojnë mirë ngarkimit të shpejtë: modelet me cilësi të ulët me rezistencë të lartë të brendshme mund të mbinxehen në këtë mënyrë derisa të dështojnë. Së dyti, një karikim shumë i shpejtë (15 minuta) mund të ndikojë negativisht në jetëgjatësinë e baterive - përsëri, për shkak të ngrohjes së tepërt të tyre gjatë karikimit. Së treti, një ngarkesë e tillë "mbush" baterinë vetëm deri në 90 ... 95% të kapacitetit - pas së cilës, për të arritur kapacitetin 100%, kërkohet rimbushje shtesë me një rrymë të vogël (megjithatë, shumica e karikuesve të shpejtë e mbajnë atë jashtë).
Megjithatë, nëse keni nevojë për karikim ultra të shpejtë të baterisë, blerja e një karikuesi "15-minutësh" ose "gjysmë ore" do të jetë një opsion i mirë. Sigurisht, është e nevojshme të përdorni vetëm bateri me cilësi të lartë nga prodhues të mëdhenj me të, si dhe të përjashtoni me kohë kopjet e shpenzuara nga bateritë.
Nëse jeni të kënaqur me kohëzgjatjen e ngarkimit prej disa orësh, atëherë pajisjet e kujtesës të përshkruara në seksionin e mëparshëm me një rrymë karikimi më të vogël se 1C dhe kontrollin e fundit të ngarkesës nga një delta e tensionit negativ janë ende optimale.
Një çështje më vete është përputhshmëria e karikuesve me lloje të ndryshme baterish. Ngarkuesit për Ni-MH dhe Ni-Cd janë zakonisht universale: secili prej tyre mund të ngarkojë bateritë e secilit prej këtyre dy llojeve. Ngarkuesit për bateritë Ni-MH me një përfundim negativ të ngarkimit të tensionit delta, edhe nëse kjo nuk thuhet drejtpërdrejt për ta, mund të funksionojnë gjithashtu me bateri Ni-Cd, por anasjelltas - mjerisht. Çështja këtu është se rritja e tensionit, e njëjta delta negative, është dukshëm më e vogël për Ni-MH sesa për Ni-Cd, kështu që jo çdo pajisje memorie e konfiguruar për të punuar me Ni-Cd do të jetë në gjendje ta "ndiejë" këtë rritje në Ni. -MH .
Për llojet e tjera të baterive, duke përfshirë litium-jon dhe acidin e plumbit, këta karikues në parim nuk janë të përshtatshëm - bateri të tilla kanë një skemë krejtësisht të ndryshme ngarkimi.
Metodologjia e Testimit
Gjatë testimit të baterive dhe qelizave elektrokimike në laboratorin tonë, ne matim parametrat e mëposhtëm, të cilët janë më të rëndësishmit për përcaktimin e cilësisë së qelizave (d.m.th. pajtueshmërinë e tyre me premtimet e prodhuesit) dhe një sipërfaqe të arsyeshme prej përdorimi i u200b\u200b
kapaciteti në mënyra të ndryshme shkarkimi;
vlera e rezistencës së brendshme;
vlera e vetë-shkarkimit (vetëm për bateritë);
prania e një efekti memorie (vetëm për bateritë).
Pjesa kryesore e stendës së provës është, natyrisht, një ngarkesë e rregullueshme që ju lejon të shkarkoni deri në katër bateri ose bateri në një rrymë të caktuar në të njëjtën kohë.
Për të kontrolluar tensionin e të katër elementëve, përdoret një regjistrues dixhital Velleman PCS10, i cili lidhet me një kompjuter përmes një ndërfaqe USB. Gabimi i matjes nuk është më shumë se 1% (gabimi i vetë regjistruesit është 3%, por ne gjithashtu kalibrojmë secilin prej kanaleve të tij, duke bërë korrigjimet e duhura në të dhënat përfundimtare), diskretesia e matjes së tensionit është 12 mV, frekuenca e matjes është 250 ms .
Skema e instalimit është mjaft e thjeshtë: këta janë katër stabilizues të veçantë të rrymës të bërë në një amplifikues operacional LM324 (ky mikroqark përbëhet vetëm nga katër op-amp në një paketë) dhe transistorë IRL3502 me efekt në terren. Të gjithë stabilizuesit kontrollohen nga një rezistencë e ndryshueshme me shumë kthesa, kështu që rryma vendoset në to në të njëjtën kohë - kjo thjeshton konfigurimin e instalimit për një provë specifike dhe minimizon gabimin në vendosjen manuale të rrymës. Kufijtë e mundshëm të ndryshimit të ngarkesës janë nga 0 në 3 A për çdo bateri.
Për të matur tensionin në një çip tjetër LM324, janë mbledhur katër amplifikatorë diferencialë, hyrjet e të cilëve lidhen drejtpërdrejt me kontaktet e bllokut në të cilin janë instaluar bateritë - kjo eliminon plotësisht gabimin e shkaktuar nga humbjet në telat lidhës. Nga daljet e amplifikatorëve diferencialë, sinjali futet në regjistrues.
Për më tepër, qarku përmban një gjenerator pulsi drejtkëndor që nuk tregohet në figurën e mësipërme, i cili ndizet periodikisht dhe më pas fik plotësisht ngarkesën. Kohëzgjatja e "zeros" në daljen e gjeneratorit është 6.0 s, kohëzgjatja e "një" është 2.25 s. Gjeneratori ju lejon të testoni bateritë në mënyrën e funksionimit me një ngarkesë pulsuese dhe, në veçanti, të përcaktoni rezistencën e tyre të brendshme.
Gjithashtu, figura e mësipërme nuk tregon qarkun e furnizimit me energji elektrike të instalimit: është i lidhur me furnizimin me energji të kompjuterit, voltazhi i tij i daljes (+12 V) reduktohet në +9 V nga një stabilizues në çipin 78L09, dhe - Tensioni 9 V i nevojshëm për furnizimin me energji bipolare të op-amp formohet nga një konvertues kapacitiv në çipin ICL7660. Sidoqoftë, këto janë tashmë nuanca të parëndësishme, të cilat i diskutojmë vetëm për të parandaluar paraprakisht pyetjet në lidhje me korrektësinë e matjeve që mund të lindin nga lexuesit që kanë njohuri në elektronikë.
Për të ftohur tranzistorët e fuqisë, kthesat kthyese dhe bateritë aktuale në provë, i gjithë instalimi fryhet nga një ventilator standard 12 volt me përmasa 80x80x20 mm.
Një program i veçantë u shkrua për të marrë dhe përpunuar automatikisht të dhënat nga regjistruesi - për fat të mirë, Velleman siguron SDK dhe biblioteka shumë të lehta për t'u përdorur për shumë nga pajisjet e tij. Programi ju lejon të vizatoni grafikët e tensionit në bateri në kohë reale në varësi të kohës së kaluar që nga fillimi i provës, si dhe të llogarisni - në fund të provës - kapacitetin e tyre. Kjo e fundit, padyshim, është e barabartë me produktin e rrymës së shkarkimit dhe kohën gjatë së cilës elementi arriti kufirin e ulët të tensionit.
Kufiri zgjidhet në varësi të llojit të elementit dhe kushteve të shkarkimit. Për bateritë me rryma të ulëta, kjo është 1.0 V - është thjesht e pamundur t'i shkarkosh ato më poshtë, pasi kjo mund të çojë në dëmtim të pakthyeshëm të qelizës; në rryma të larta, kufiri i poshtëm zvogëlohet në 0.9 V në mënyrë që të merret parasysh siç duhet rezistenca e brendshme e baterisë.
Për bateritë, dy kufijtë e shkarkimit kanë kuptim praktik. Nga njëra anë, elementi konsiderohet plotësisht i zbrazët nëse voltazhi në të ka rënë në 0.7 V - prandaj është logjike të matni kapacitetin pikërisht me arritjen e këtij niveli. Nga ana tjetër, jo të gjitha pajisjet me bateri janë të afta të funksionojnë me tension nën 0,9 V, kështu që kur bateria shkarkohet në këtë nivel është e një rëndësie praktike. Në testet tona, ne do të japim të dyja këto vlera - megjithëse shumë qeliza, pasi kanë arritur nivelin 1.0 V, më pas shkarkohen shumë shpejt, ka disa që zgjasin për një kohë relativisht të gjatë midis 0.7 V dhe 0.9 V.
Pra, pasi kemi instaluar bateritë, kemi vendosur rrymën e dëshiruar dhe kemi ndezur regjistruesin, fillojmë testimin. Për secilin lloj baterie, u zgjodhën disa mënyra shkarkimi për të marrë rezultatet më interesante dhe karakteristike.
Për bateritë është:
shkarkimi me një rrymë të vogël direkte: 250 mA për elementët e formatit AA, 100 mA për elementët e formatit AAA;
shkarkimi me një rrymë të madhe direkte: 750 mA për elementët e formatit AA, 300 mA për elementët e formatit AAA;
Për bateritë Ni-MH, këto janë:
shkarkimi me një rrymë të vogël direkte: 500 mA për elementët e formatit AA, 200 mA për elementët e formatit AAA;
shkarkimi me një rrymë të madhe direkte: 2500 mA për elementët e formatit AA, 1000 mA për elementët e formatit AAA;
shkarkimi nga rryma pulsuese: kohëzgjatja e pulsit 2,25 s, kohëzgjatja e pauzës 6,0 s, amplituda e rrymës 2500 mA për elementët e formatit AA dhe 1000 mA për elementët e formatit AAA.
Për bateritë Ni-Cd në formatin AA, mënyrat e shkarkimit janë të njëjta si për bateritë Ni-MH në formatin AAA - duke marrë parasysh kapacitetin e ngjashëm të targës së emrit të të parës dhe të dytë.
Nëse gjithçka është e thjeshtë gjatë testimit të baterive - unë e shpaketova paketën, futa baterinë në instalim, fillova provën - atëherë bateritë duhet të përgatiten fillimisht, sepse të gjitha, përveç serisë "Ready To Use" të përmendur më lart, janë. i shkarkuar plotësisht në momentin e blerjes. Prandaj, testimi i baterive u krye në mënyrë rigoroze sipas skemës së mëposhtme;
matja e kapacitetit të mbetur në rrymë të ulët (vetëm për modelet "Ready To Use");
karikues;
shkarkimi me rrymë të lartë pa matje të kapacitetit (stërvitje);
karikues;
shkarkim i lartë i rrymës me matje të kapacitetit;
karikues;
shkarkimi me rrymë pulsuese me matje të kapacitetit;
karikues;
shkarkim i ulët i rrymës me matje të kapacitetit;
karikues;
ekspozimi për 7 ditë;
shkarkimi i ulët i rrymës me matjen e kapacitetit - atëherë rezultati krahasohet me atë të marrë në hapin e mëparshëm dhe llogaritet përqindja e humbjes së kapacitetit për shkak të vetë-shkarkimit për 1 javë;
Në testet e baterisë, ne përdorim një qelizë të çdo marke në çdo fazë. Në testet e baterisë - të paktën dy qeliza të secilës markë.
Për të ngarkuar bateritë, ne përdorim karikuesin Sanyo NC-MQR02.
Ky është një karikues i shpejtë me tension negativ delta dhe kontroll të temperaturës së baterisë që ju lejon të ngarkoni nga një deri në katër (në kombinime arbitrare) bateri AA, si dhe një ose dy bateri AAA. E para mund të ngarkohet me një rrymë prej 565 mA dhe 1275 mA (nëse nuk ka më shumë se dy bateri), e dyta me një rrymë prej 310 mA për qelizë. Për disa vite përdorim të rregullt, ky karikues ka dëshmuar bindshëm efikasitetin dhe pajtueshmërinë e tij të lartë me çdo bateri, gjë që çoi në zgjedhjen e tij për testim. Për të shmangur humbjen e kapacitetit për shkak të vetëshkarkimit, në të gjitha testet, përveç vetë testit të vetëshkarkimit, bateritë karikohen menjëherë përpara fillimit të matjeve.
Matjet në rrymë direkte japin një pamje logjike (një shembull tregohet në grafikun e mësipërm): voltazhi në qeliza zvogëlohet shpejt në minutat e para të provës, pastaj arrin një nivel pak a shumë konstant, dhe në fund të testi, në përqindjen e fundit të karikimit, shpejt bie përsëri.
Disi më pak të zakonshme janë matjet në një rrymë pulsuese. Figura e mësipërme tregon një seksion shumë të zmadhuar të grafikut të marrë në një provë të tillë: uljet e tensionit në të korrespondojnë me përfshirjen e ngarkesës, ngrihen në shkyçje. Nga ky grafik, është e lehtë të llogaritet rezistenca e brendshme e baterisë: siç mund ta shihni, me një amplitudë rryme prej 2.5 A, tensioni ulet me 0.1 V - përkatësisht, rezistenca e brendshme është 0.1 / 2.5 \u003d 0.04 Ohm \ u003d 40 mOhm. Rëndësia e këtij parametri do të bëhet më e qartë në artikujt tanë të mëvonshëm, në të cilët ne do të krahasojmë lloje të ndryshme të baterive dhe akumulatorëve me njëri-tjetrin - por tani për tani do të vërejmë vetëm se një rezistencë e madhe e brendshme shkakton jo vetëm një "tërheqje" të tensionit nën ngarkesë, por edhe humbje të energjisë së ruajtur në bateri për t'u ngrohur.
Në një shkallë të plotë, pulset bashkohen me njëri-tjetrin në një brez të vazhdueshëm, kufiri i sipërm i të cilit korrespondon me tensionin në baterinë pa ngarkesë, ai i poshtëm - me ngarkesën. Nga forma e këtij shiriti, mund të vlerësohet jo vetëm koha e funksionimit të elementit nën një ngarkesë të rëndë impulse, por edhe varësia e rezistencës së tij të brendshme nga thellësia e shkarkimit: për shembull, siç mund ta shihni, rezistenca e një Bateria Sony Ni-MH është pothuajse konstante dhe fillon të rritet vetëm kur të shkarkohet plotësisht. Rezultat i mirë.
Siç do ta vërejnë me siguri shumë nga lexuesit tanë, ne kemi zgjedhur mënyra të shkarkimit shumë të fortë: një rrymë prej 2.5 A është shumë e madhe dhe një pauzë 6 sekondash midis pulseve nuk e lejon elementin të "pushojë" siç duhet (siç e përmendëm më lart, bateritë, duke "pushuar" pak, mund të rivendosin pjesërisht kapacitetin e tyre). Megjithatë, kjo është bërë me qëllim për të treguar sa më qartë dhe qartë ndryshimet midis baterive të llojeve të ndryshme dhe cilësive të ndryshme. Për t'iu afruar kushteve më të buta të funksionimit të botës reale, si dhe kushteve në të cilat prodhuesit e baterive matin kapacitetin e tyre, ne shtuam në provë mënyrat e shkarkimit me një rrymë direkte relativisht të vogël.
Nga rruga, vetë prodhuesit zakonisht tregojnë mënyrat e shkarkimit në të njëjtën mënyrë si ato të karikimit - në proporcion me kapacitetin e elementit. Le të themi se matjet e rregullta të kapacitetit të baterisë supozohet të kryhen me një rrymë prej 0.2C - domethënë 540 mA për një bateri 2700 mAh, 500 mA për një bateri 2500 mAh, e kështu me radhë. Sidoqoftë, meqenëse bateritë me të njëjtin faktor forme në testet tona janë mjaft të afërta në karakteristika, ne vendosëm t'i testojmë ato në rryma fikse që nuk varen nga kapaciteti i tabelës së emrit të një shembulli të veçantë - kjo thjeshton shumë paraqitjen dhe krahasimin e rezultateve.
Dhe meqenëse po flasim për kapacitet, ia vlen të përmendet disa mashtrime të një njësie të tillë përgjithësisht të pranuar si amper-ora. Fakti është se energjia e ruajtur në bateri përcaktohet jo vetëm nga sa kohë mbante një rrymë të caktuar, por edhe nga tensioni që kishte në të njëjtën kohë - pra, është mjaft e qartë se një bateri litiumi me kapacitet 3 A * h dhe një tension prej 3 B është në gjendje të ruajë dy herë më shumë energji sesa një bateri me të njëjtin kapacitet 3 A * h, por me një tension prej 1,5 V. Prandaj, është më e saktë të tregohet kapaciteti jo në amper-orë, por në vat-orë, duke i kaluar ato përmes integralit të varësisë së tensionit të baterisë nga shkarkimi në kohë në rrymën e tij të drejtpërdrejtë. Përveç marrjes së natyrshme të tensioneve të ndryshme të funksionimit të elementeve të ndryshëm, kjo teknikë ju lejon gjithashtu të merrni parasysh se sa mirë ky element i veçantë e mbajti tensionin nën ngarkesë. Le të themi nëse dy bateri janë shkarkuar në 0.7 V në 60 minuta, por bateria e parë ishte në 1.1 V për shumicën e asaj kohe, dhe e dyta ishte në 0.9 V, është e qartë se e para ka një kapacitet të madh real - pavarësisht fakti që koha totale e shkarkimit të tyre është e njëjtë. Kjo është veçanërisht e rëndësishme në dritën e faktit se shumica e pajisjeve elektronike moderne konsumojnë jo konstante aktuale, dhe një konstante pushtetin- dhe elementët me tension të lartë në to do të funksionojnë në mënyra më të favorshme.
Më afër praktikës: shembuj të konsumit të energjisë
Sigurisht, përveç testimit abstrakt të baterive në një ngarkesë të kontrolluar, ne ishim të interesuar se si pajisjet reale konsumojnë rrymë. Për të sqaruar këtë çështje, ne, duke parë hapësirën përreth, zgjodhëm në mënyrë të rastësishme një grup objektesh të mundësuar nga bateri të ndryshme.
Vetëm një pjesë e këtij grupi
Nëse pajisja konsumonte pak a shumë rrymë direkte, matjet kryheshin me një multimetër dixhital konvencional Uni-Trend UT70D në modalitetin e ampermetrit. Nëse rryma e konsumit ndryshoi shumë, atëherë e matëm duke lidhur një shant me rezistencë të ulët midis pajisjes dhe baterive që e furnizonin atë, rënia e tensionit në të cilën u regjistrua nga një oshiloskop Velleman PCSU1000.
Rezultatet janë paraqitur në tabelën e mëposhtme:
Epo, midis pajisjeve tona kishte edhe mjaft "grykëse" - një elektrik dore, një aparat fotografik dhe një elektrik dore me një llambë inkandeshente. Nëse ky i fundit konsumonte 700 mA që i ishte caktuar vazhdimisht dhe vazhdimisht, atëherë natyra e konsumit të energjisë së dy të parëve doli të ishte më interesante.
Vlera e ndarjes vertikale në oshilogramet më poshtë është 200 mA, zero korrespondon me ndarjen e parë nga fundi.
Kamera
Vlera e ndarjes së formës valore - 200 mA
Në modalitetin normal, Canon PowerShot A510, i mundësuar nga dy qeliza AA, konsumoi rreth 800 mA - shumë, por jo një rekord të lartë. Sidoqoftë, kur ndizni (grupi i parë i majave të ngushta në oshilogram), lëvizni lentet (grupi i dytë i majave) dhe fokusoni (grupi i tretë), rryma mund të rritet me më shumë se një herë e gjysmë, deri në 1.2 ... 1.4 A. Interesante, menjëherë pas shtypjes së "qepenit" konsumi i energjisë i kamerës ka rënë - kur regjistron një kornizë të sapo marrë në një flash drive, ajo fiket automatikisht ekranin. Megjithatë, sapo u regjistrua korniza, konsumi u rrit përsëri në 800 mA.
flash foto
Vlera e ndarjes së formës valore - 100 mA
Blici Pentax AF-500FTZ (katër elementë të formatit AA) konsumoi rrymë edhe më interesante: ishte pothuajse zero në periudhat midis shkrepjes, u rrit në çast në 700 mA menjëherë pas shkrepjes (një moment i tillë u kap në oshilogramin e mësipërm), pas së cilës për 10. ..15 sekonda u ul pa probleme përsëri në zero (vija e shqyer e oshilogramit ishte për shkak të faktit se blici konsumon rrymë në një frekuencë prej rreth 6 kHz). Në të njëjtën kohë, blici tregoi një lidhje të qartë midis kohës së kalbjes aktuale dhe tensionit të elementëve që e ushqejnë atë: meqenëse duhej të grumbullonte një sasi të caktuar energjie çdo herë, sa më shumë të ulej tensioni i furnizimit nën ngarkesë, aq më shumë. koha që u desh për të grumbulluar rezervën e detyrueshme. Kjo, nga rruga, ilustron mirë një nga rolet e rezistencës së brendshme të baterive - sa më e vogël të jetë, aq më pak, të gjitha gjërat e tjera janë të barabarta, voltazhi do të bjerë dhe aq më shpejt mund të merrni kornizën tjetër me një blic.
Në artikujt tanë të ardhshëm, ku do të shqyrtojmë lloje dhe raste specifike të baterive dhe akumulatorëve, një ide e përafërt e nevojave për energji të pajisjeve të ndryshme do të na ndihmojë të përcaktojmë se cilat bateri janë të përshtatshme për to.